基于正交设计法的220kV同塔双回输电线路反击耐雷水平影响因素

为合理选择输电线路的防雷措施，基于数理统计中的正交设计（OED）方法，以某220kV同塔双回线路为例，分析了不同防雷措施对线路反击耐雷水平的提升效果，并对其进行量化处理和权重划分，通过显著性水平F值来表征。计算结果表明，降低杆塔接地电阻、加强线路绝缘、架设避雷线、架设耦合地线、安装线路型避雷器这5种影响因素对线路反击耐雷水平的提升总效应值为14918，各因素的效应值分别为874、710、357、215、12762，显著性水平F值之比为4．07：3．30：1．66：1．00：59．36。当杆塔接地电阻从15Ω降到10Ω、绝缘子片数从15片增加到16片时，线路反击耐雷水平的提升效果最显著。加装线路型避雷器前后，线路的反击耐雷水平分别在64．2-111．9kA和140．和173．7kA之间。

750kV线路反击耐雷水平分析

雷击跳闸由反击跳闸(雷击杆塔和档中地线)和绕击跳闸组成,与标称电压等级和架空线路结构(杆型、地线根数和布置,接地电阻)等有关。本文介绍了使用数值仿真工具EMTDC计算750kV线路反击耐雷水平的方法,并以酒杯型直线塔为例,分析了塔高、地线保护角及接地电阻对于线路反击耐雷水平的影响。

500kV输电线路反击耐雷水平影响因素的研究

在电力应用过程中,电力输电线路运行的安全性与稳定性是重要的影响因素,尤其是在多雨多雷的地区,500k V输电线路的防雷问题是整个电力主管部门工作的重中之重,是需要重点解决的问题。在实际中,因输电线路遭受雷击而导致的损坏是电力应用过程中极其常见的问题,虽然各地区与部门都已经采取了相应的措施,但实际效果却并不是很明显。在此背景下,本文论述了500k V输电线路反击耐雷水平影响因素,从而为电力的良好发展提供建议。

电抗式防雷装置对提高输电线路反击耐雷水平的影响分析

为突破传统防雷措施瓶颈,开展新的防雷措施研究是电力行业一直以来的重点和难点。为提高输电线路的防雷性能,文章设计了一种输电线路电抗型防雷装置,装置由接闪器、电抗元件和放电间隙等构成。为验证其防雷效果,本研究首先利用COMSOL软件建立电感线圈有限元计算模型,根据雷电流频率计算线圈的分布参数,其次利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件搭建35 kV输电线路雷击暂态计算模型,该模型考虑了电抗式装置分布参数,最后对比分析了装置与电感型避雷针的防雷效果差异,研究了线圈电感大小和间隙长度对输电线路反击耐雷水平的影响,提出了线圈匝间绝缘要求,并根据空气间隙放电特性设计合理的间隙结构。仿真结果表明:输电线路安装电抗式防雷装置,经杆塔入地雷电流陡度下降了63.46%,线路反击耐雷水平提高了13.25%,且增大线圈电感值和间隙长度能有效提高输电线路反击耐雷水平。

提高35kV架空输电线路反击耐雷水平的仿真优化分析

以山西某煤矿35 kV架空线路为实际背景,利用ATP-EMTP仿真软件计算雷击杆塔情况下线路系统的反击耐雷水平。结果表明:对于线路处于易击段的杆塔,在特定的冲击接地电阻值下,在杆塔的不同相加装线路避雷器,系统的反击耐雷水平具有很大差异。对于该类型的线路杆塔,需要结合实际情况选取合理方案,这样既可以使线路系统反击耐雷水平达到预期效果,又能够给防雷施工节省开支、带来便捷。仿真计算结果对35 kV线路防雷设计、改造提供了参考依据。

3种防雷技术在确保反击耐雷水平时的配合应用方法

高土壤电阻率地区输电杆塔接地降阻困难,采用其他防雷措施与降阻措施配合使用,以确保输电线路的反击耐雷水平,可取得更好的技术经济效益。采用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建输电线路雷电过电压仿真模型,分别研究110 kV、220 kV和500 kV输电线路降低接地电阻、增加绝缘子片数以及加装线路避雷器对其反击耐雷水平的影响。结果表明,接地电阻允许值从20Ω放宽至25Ω时,线路的绝缘子片数仅需增加1片即可达到接地电阻值为20Ω时的耐雷水平;在线路两边相同时安装线路避雷器时,110 kV、220 kV和500 kV输电线路的反击耐雷水平分别提升了59.15%、63.1%、95.8%。通过经济比较,认为4 000Ω·m的高土壤电阻率地区降阻方案具有较差经济效益,放宽接地电阻并在加装两边相避雷器的方案具有较好的综合技术经济效益。所得结果,可为降低高土壤电阻率地区输电杆塔设计、施工成本提供方法指导。

电感型避雷针提高线路反击耐雷性能机理

新的防雷机理及防雷措施一直是国内外研究的热点和难点,因此针对电感型避雷针探索其防雷机理并评价其防雷效果。首先,基于有限元分析建立电感型避雷针的链式等效电路模型,探索模型中各参数的影响因素。其次,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态程序建立了输电线路耐雷性能仿真模型,仿真对比了塔顶是否安装及安装电感型避雷针参数不同时对反击耐雷水平的影响,获得了模型参数对反击耐雷水平影响的三维曲面图及等高线图。仿真表明:L0越大线路反击耐雷水平越高,某L_0下C_0存在最优值使得反击耐雷水平最高(可提高40%)。此外,链式等效电路幅频响应分析和电磁暂态分析结果与上述结论一致。最后,结合实际问题开展了样品设计的研究,并提出其材料特性要求。

超(特)高压输电线路耐雷性能计算方法综述

针对超(特)高压输电线路的反击耐雷性能、绕击耐雷性能特点,比较分析了采用规程法、行波法、蒙特卡洛法、故障树法、电磁暂态程序(electro-magnetic transient program,EMTP)法来计算反击耐雷水平的具体过程、优缺点,以及采用规程法、电气几何模型法、改进电气几何模型法、输电线路雷电绕击的先导发展模型法、输电线路绕击概率模型法来计算绕击耐雷水平的具体过程、优缺点,并提出今后超(特)高压输电线路耐雷性能的研究工作应放在雷击线路的传播过程和机理上,寻找更合理的计算模型和方法。

雷电冲击下接地装置精确建模与反击过电压计算

利用傅里叶变换和矩量法计算了某实际接地装置的频域响应,进而通过矢量匹配法将离散的领域响应特性拟合成连续、精确、定量的s域有理数学表达式,再通过数学推演,构建了可直接用于ATP等电磁暂态计算程序计算的接地装置冲击等值电路。与CDEGS(用于电流分布、电磁场、接地、土壤结构分析的一款软件包)计算结果对比表明,本文构建的等值电路在不同幅值、不同波前时间的各种冲击电流激励下,均能获得较真实的时域冲击响应,克服了以往利用冲击电阻模型对雷电流波形进行分析时的缺陷,具有重要的工程实用价值。对某实际线路耐雷水平的计算表明,传统冲击电阻模型的计算结果过于乐观。

高海拔景观塔耐雷性能分析及提升措施研究

文中开展了高海拔景观塔耐雷性能的分析,为制定针对性的高海拔景观塔耐雷性能提升措施提供可靠依据。分别建立了雷电流波模型、输电线路模型、景观塔多波阻抗模型、绝缘子串先导发展闪络模型,基于ATP-EMTP中的仿真计算分析了海拔高度、杆塔接地电阻、杆塔呼高、避雷器设置等对景观塔反击耐雷水平的影响,研究了景观塔的绕击防雷性能,在此基础上提出了针对性的景观塔反击耐雷水平提升措施,并与典型酒杯型杆塔的耐雷性能进行了比较。文中为高海拔地区景观塔防雷方案设计提供了参考。

500 kV同塔双回线路雷电反击同跳故障分析

雷害是造成输电线路跳闸的主要原因之一,湖北地区近5年雷害跳闸占比高达33%。对某500 kV同塔双回线路雷电反击同跳故障进行了分析,计算了各绝缘子串和空气间隙的雷电冲击放电电压和各相导地线间几何耦合系数,校核了两回线路各相不同间隙的反击耐雷水平,剖析了线路故障跳闸原因。通过对比考虑/不考虑线路运行电压的耐雷水平,超高压线路考虑运行电压的耐雷水平比不考虑运行电压时低约13.6%,表明运行电压对线路耐雷水平的影响不容忽略。

计及工作电压时同塔双回输电线路雷击闪络特性

500 kV线路工作电压等级高,在雷击过电压中占有不可忽略的比例。为分析计及工作电压情况下同塔双回线路雷击闪络特性,从而降低双回同跳的风险,结合500 kV福州–可门双回线雷击闪络案例,利用ATP-EMTP程序建立仿真模型,讨论分析了工作电压和相序排列方式对反击耐雷水平及双回同跳风险的影响。结果表明,导线工作电压决定可能发生雷击闪络的相别,若存在多个相别的相电压值相等形成竞争态势,则高度最高的左右回路各一相处于优势而发生反击闪络;双回线路相序排列越对称,两相闪络耐雷水平越低,ABC-BCA的排列方式防雷性能最佳。另外,三相和四相反击闪络的仿真情况也有类似结果。

耦合地线架设位置及根数对500/220kV同塔4回线路防雷特性影响

架设耦合地线是一种有效降低线路反击跳闸率的防雷措施。为探讨不同耦合地线架设位置对不同回线路的耐雷性能所造成的影响,针对500/220kV同塔4回线路进行分析计算,分别在不同高度横担中央处架设单根或双根耦合地线,比较其保护范围及效果。同时也对不同耦合地线架设位置对应的杆塔、避雷线和耦合地线的分流系数以及导线和避雷线间的耦合系数进行了分析比较,以确定耦合地线在不同位置安装时,其改善线路防雷性能的机理。研究表明:耦合地线离线路越近,对其保护越好,单根耦合地线对应的分流系数可达2%～7%,架设双根耦合地线时分流可达5%～14%,架设耦合地线可以有效地增大耦合系数。

珠江三角洲地区雷电时空分布规律的统计研究

利用广东雷电定位系统监测的2000—2008年雷电定位数据,分析广东省近十年雷电时空分布规律特征。通过绘制的历年平均地闪密度变化趋势图和1 km×1 km大小网格的网格法绘制的历年地闪密度图,分析珠三角地区地闪密度变化特征。另外,超过各电压等级输电线路反击耐雷水平的雷电流对电网影响很大,以典型线路耐雷水平为依据,绘制出超过输电线路反击耐雷水平的雷电地闪分布图,分析电网遭受雷击的危险区段。雷电流幅值对防雷评估和防雷策略的制定具有重要意义,根据统计方法分析了珠江三角洲地区及广东省雷电流幅值分布规律的特征,并绘制了超过造成输电线路耐雷水平的落雷分布图,指导不同经济水平层次城市的线路运行部门加强对雷电密集区和密集时段的运行维护,完善落雷密集区内的输电线路绝缘强度参考标准,并为设计部门提供新的线路防雷设计依据。

110 kV钻跨一体杆塔防反击措施研究

钻跨一体杆塔是一种能同时实现线路钻越和跨越的新型杆塔,该杆塔目前处于设计阶段但缺乏相应的防雷研究。为了研究不同的防反击措施对110 kV钻跨一体杆塔反击耐雷性能的影响,选取技术经济指标较优的防反击措施,文中采用电磁暂态程序ATP-EMTP仿真计算了110 kV钻跨一体杆塔在两种不同的防反击措施下的反击耐雷水平,比较分析了两种不同的防反击措施的技术经济性。针对钻跨一体杆塔导线布置方式与普通杆塔的不同,文中在计算过程中特别考虑了杆塔竖直导线上感应电压的电磁分量。研究结果表明,增加绝缘子串片数的防反击效果优于安装避雷器的防反击效果,所需经济成本低于安装避雷器,建议选择增加绝缘子串片数作为110 kV钻跨一体杆塔的防反击措施。

雷击特高压直流杆塔暂态特性分析

雷击杆塔时的暂态特性分析对于输电线路防雷设计有十分重要的意义,本文以±800k V直流输电线路为例,利用EMTP暂态仿真软件建立高杆塔的连续多波阻抗模型以及基于杆塔主体的细化分模型,构建了直流输电线路的简化模型,分析了雷电流幅值以及雷电波陡度对塔顶电位和绝缘的影响并计算了反击耐雷水平。结果表明,杆塔分段更细时塔顶过电压幅值更低,雷电流波的陡度与高杆塔的防雷密切相关。雷击杆塔时,正极导线绝缘子串两端的电压始终高于负极导线绝缘子串的电压,正负两级导线的绝缘表现为不平衡绝缘,直流工作电压的影响不可忽略。

500kV输电线路雷击跳闸故障分析

针对500kV包新Ⅰ线雷击跳闸故障,采用规程法和改进EGM法分析并计算了杆塔的反击耐雷水平及绕击率,判断故障原因是由于雷电绕击导线引起的。通过各种防雷措施的应用情况分析,建议采用架设可控避雷针和防雷侧针的预防措施。

风电场35kV集电线路不同防雷方式的对比应用

风电场35kV集电线路大都在山区,雷电活动强烈,需加强其防雷保护。文章研究风电场35kV集电线路降低接电阻与架设耦合地线、加装避雷器对其耐雷水平的影响并进行对比。结果表明,架设耦合地线时,可以达到接地电阻从30Ω降至5Ω时相同的耐雷水平。当三相安装避雷器时,耐雷水平有显著提升,对比降低接地电阻提升效果更好。这为达到降低接地电阻得到相同线路耐雷水平的防雷方法的具体应用,提供了理论依据和方法指导。

山区输电线路反击耐雷性能计算方法研究

介于规程法、蒙特卡洛法、行波法和EMTP法四种反击耐雷性能计算方法的某些局限性,提出采用求解分布参数线路波过程的Bergeron特征线法和求解集中参数电路暂态过程的梯行法相结合的计算方法,并建立反击耐雷性能计算模型,同时,基于以上理论和方法,利用MATLAB开发应用程序来计算和分析高海拔山区输电线路的反击耐雷水平。仿真计算结果验证了本文采用的计算分析方法的正确性。并且,随着电力系统的快速发展,它在工程实际中将会具有更高的实用价值。

基于雷电流频谱特性研究提高线路耐雷性能的方法

输电线路防雷机理和措施一直以来是国内外研究的热点,在输电线路防雷保护基础研究中,雷电流参数具有重要研究意义。针对雷电流基础参数结合雷电流频谱特性,从滤波角度探索研究提高输电线路耐雷性能的新方法。首先,基于各种雷电流模型简要分析雷电流频谱特性。其次,采用3阶巴沃特斯低通滤波器对雷电流进行滤波分析,仿真结果表明,滤波后雷电流波形发生明显变化,波头变平缓即陡度下降但幅值变化较小。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立了某110kV、220kV和500kV输电线路耐雷性能仿真模型,仿真分析了雷电流滤波前后对各电压等级输电线路反击耐雷水平的影响。仿真结果表明,雷电流滤波后各电压等级输电线路绝缘子串两端电压波形变得较平缓、光滑,其反击耐雷水平得到了大幅提高。因此,可结合雷电特点及滤波器的可实现性方面设计基于滤波器概念的新型防雷装置。